Способ анализа дисперсности порошковых материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к области исследования гранулометрических характеристик порошковых материалов, в частности к области анализа дисперсности порошковых материалов. Изобретение может быть использовано в порошковой металлургии, химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности, использующих порошковые материалы.

Известны способы и устройства для анализа дисперсности порошковых материалов, основанные на взаимодействии заряженных частиц порошкового материала с электрическим полем высокой напряженности, в частности основанный на электростатической классификации предварительно заряженных частиц с последующим измерением совокупных зарядов фракций 1.

Наиболее близким являются способ и устройство 2 для анализа дисперсности порошковых материалов, основанные на зондировании по высоте /2-излучением псевдоожиженного слоя, образуемого пробой порошка, в переменном электрическом поле высокой напряженности. Способ, описанный в прототипе, заключается в помещении на нижний электрод конденсатора пробы порошка и воздействии на пробу переменного электрического напряжения амплитудой в несколько киловольт. При этом в

О

VI со

о

КЗ

межэлектродном пространстве плоского конденсатора образуется псевдоожижен- ный слой переменной структуры, т.е. в зависимости от массы заряженные частицы порошкового материала поднимаются на разные уровни над нижним электродом (мелкие - выше, крупные - ниже). Измеряя концентрацию частиц пробы порошка на разны х уро внях, которые пропорциональны размеру (массе) частиц, можно получить функцию распределения чёстиц порошка по размерам (массе). Устройство, реализующее данный способ, состоит из измерительного преобразователя и системы регистрации. Измерительный преобразователь имеет два металлических электрода, которые прикреплены к изолирующим кронштейнам. Верхний кронштейн крепится к каретке, с помощью которой можно перемещаться в вертикальном направлении и измерять расстояние между электродами. На неподвижном основании расположены источник /3-излучения и детектор, так что поток / -излучения проходит через середину верти- кальной плоскости, в которой расположены электроды. На систему электродов подается синусоидальное переменное высокое напряжение от источника питания, позволяющего изменять как напряжение, так и частоту. Измерительное устройство вырабатывает сигнал, соответствующий положению потока /3 -излучения по отношению к нижнему электроду, который подается на вход регистрирующего устройства. Система регистрации состоит из задающего устройства, модулятора, усилителя переменного напряжения, демодулятора, усилителя постоянного тока и регистрирующего самопишущего устройства. При помощи задающего устройства устанавливаются напряжение питания, а также шаг зрндирова- ния на исполнительное устройство перемещения каретки.

Применение переменного синусои- дальнего электрического поля вносит погрешность в результаты анализа вследствие наличия запаздывания фазы отрыва частиц от нижнего электрода в связи с пологим фронтом нарастания электрического поля, а также малого времени нахождения частиц одного размера на определенной высоте и вследствие этого большего диапазона, в котором могут находиться частицы одинакового размера.

Недостатком данного способа и устройства является также наличие сложной меха- нической системы для перемещения кронштейна с электродами по вертикали.

Целью изобретения является повышение точности анализа дисперсности порошковых материалов и уменьшение времени анализа.

Известно, что при воздействии на пробу порошка переменным синусоидальным напряжением большую неопределенность в процесс псевдоожижения и подъема частиц на определенную высоту вносит момент отрыва частиц от электродов или слоя порошка. Поэтому цель по способу достигается воздействием на порошок переменного электрического напряжения, изменяющего по задаваемому закону как форму импульсов, так и их параметры.

В предлагаемом устройстве цель достигается тем, что в качестве источника переменного напряжения используют высоковольтный источник импульсного напряжения с регулируемыми амплитудой, длительностью и скважностью импульсов, а параллельные электроды закреплены на кронштейне неподвижно.

На чертеже изображено устройство. Оно состоит из металлических электродов 1, укрепленных на изолирующем кронштейне 2, источника 3 электромагнитного излучения и приемника 4, расположенных по оси электродов 1. Выход приемника подключен к усилителю 5 и далее к регистрирующему устройству 6. К электродам 1 подключен источник высоковольтного импульсного напряжения ИП, управляемый от задающего устройства (ЗУ). Причем с помощью ЗУ можно изменять амплитуду, длительность и скважность подаваемых импульсов по заданной программе.

Изобретение реализовано в описанном выше устройстве для анализа дисперсности порошковых материалов и работает следующим образом.

На нижний электрод 1 помещают пробу порошка. Выбор массы пробы зависит от объема, образованного электродами, размера электродов и напряженности электрического поля между электродами, а также достаточной представительности объема анализируемой массы пробы. Установлено, что при диаметре электродов 40...80 мм, объеме между электродами 1,5...70 , при изменении амплитуды импульсного переменного напряжения в пределах 3...15 кВ масса пробы составляет 1...3 г. Затем включают ЗУ и от источника питания на электроды 1 подают высоковольтное переменное напряжение,которое постепенно нарастает по амплитуде, и в случае необходимости изменяются его длительность и скважность. При этом частицы порошка, заряжаясь, отрываются от нижнего, электрода. В пространстве между электродами 1 возникает псевдоожиженный слой порошка переменной структуры. Причем мелкие частицы расположены выше, а крупные - ниже. Измеряя проходящую часть излучаемого электромагнитного излучения с помощью приемника, получаем информацию о размерах витающих частиц. Соотнося подаваемое от ИП с помощью ЗУ импульсное напряжение со степенью поглощения части излучения, после соответствующей калибровки получаем интегральную кривую распределения частиц по размерам.

Предложенные способ и устройство позволяют повысить точность анализа на 10...20% и уменьшить время анализа в 2-3 раза.

Формула изобретения 1. Способ анализа дисперсности порошковых материалов, заключающийся в помещении пробы на нижний из двух параллельных электродов, создании псевдоожиженного слоя порошка путем подачи на электроды переменного электрического напряжения, зондировании псевдоожиженно- го слоя порошка электромагнитным

излучением и регистрации прошедшего излучения с дальнейшим определением дисперсности порошка, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения времени анализа, переменное

напряжение подается на электроды в импульсном режиме.

2. Устройство для анализа дисперсности порошковых материалов, состоящее из параллельных электродов, установленных

на кронштейне, источника переменного напряжения, источника и приемника электромагнитного излучения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения времени анализа, в качестве

источника переменного напряжения используют источник импульсного напряжения, изменяющегося по амплитуде, скважности и длительности.

Изобретение относится к области исследования гранулометрических характеристик порошковых материалов, в частности к области анализа дисперсных порошковых материалов, и может быть использовано в порошковой металлургии, химической, пищевой фармацевтической и других отраслях промышленности, использующих порошковые материалы. Способ заключается в помещении пробы на нижний из двух параллельных электродов, создании псев- доожиженного слоя порошка путем подачи на электроды переменного электрического напряжения, зондировании псевдоожижен- ного слоя порошка электромагнитным излучением, регистрации прошедшего излучения с дальнейшим определением дисперсности порошка. Новым в способе является то, что переменное напряжение подается на электроды в импульсном режиме. Новым в устройстве является то, что в качестве источника переменного напряжения используют источник импульсного напряжения, изменяющегося по амплитуде, скважности и длительности. 2 с,п.ф-лы, 1 ил. С/ С

JJ/